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天文尺度东亚季风演化的可能机制

亚洲季风是全球气候系统的重要组成部分之一,季风降水为全球60%人口的生产生活提供了保障,因此,亚洲季风变率和动力机制一直备受人们关注。东亚季风作为亚洲季风的子系统之一,与典型热带季风不同,其所处纬度较高,受到高低纬多种气候过程影响,演化机理更加复杂。在天文尺度上,地球轨道参数变化对东亚季风的主控作用虽已得到广泛承认,但仍存在很多现象难于解释。例如: (1) 地质记录揭示的东亚冬夏季风的主控周期差异。以石笋为代表的东亚夏季风指标显示显著~20ka周期,而黄土粒度揭示冬季风~40ka周期更强;(2) 不同东亚夏季风指标存在显著相位差异,石笋趋近于北半球夏季日射,风成沉积则同南半球日射接近。

中科院地球环境所石正国博士同刘晓东研究员等通过对海气耦合模式280ka加速瞬变试验结果的分析对以上两种现象提出可能的机理解释。其一,同地质记录一致,模拟结果显示东亚冬夏季风也呈现显著不同周期变化。东亚夏季风变率呈现显著 ~20ka周期,表明其受岁差参数决定的局地海陆热力差异主控,而东亚冬季风的~40ka组分更加突出。斜率参数可通过对经向日射对比的调制影响经向热力环流强度从而达到控制东亚冬季风的结果。其二,东亚夏季风降水变率在中国南北方呈现明显区域差异,具体表现为岁差尺度上的反相位关系。其中北方夏季降水同南半球夏季日射同相,南方降水同北半球日射同相。这种反相关系同古ENSO海温变化联系密切,赤道东太平洋海温极大时,东亚夏季风显著增强,雨带北移,北方降水增加而南方降水减少。

该成果分别发表在Climate of the PastQuaternary Science Reviews杂志上。(Shi Z., Liu X., Sun, Y., et al., Distinct responses of East Asian summer and winter monsoons to astronomical forcing. Climate of the Past, 7, 1363-1370, 2011.; Shi Z., Liu X., Cheng X., Anti-phased response of northern and southern East Asian summer precipitation to ENSO modulation of orbital forcing. Quaternary Science Reviews, 40, 30-38, 2012)。

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